El principal
subproducto del proceso del biodiesel es la glicerina. Los otros subproductos
que se obtienen de la reacción y el refinamiento del biodiesel son: el agua con
jabón, el metanol y los ácidos grasos libres (AGL). A continuación se explican
las posibles aplicaciones de cada subproducto.
Glicerina
La glicerina (glicerol
o glicol) es la cadena de 3 alcoholes más simple. Esta aparece cuando los
triglicéridos de los aceites vegetales se rompen en ácidos grasos libres y la
molécula de la glicerina. Los ácidos grasos reaccionan con el metanol para
formar el biodiesel. La glicerina es un líquido muy viscoso y de densidad alta
(1,26 Kg/l). El nombre proviene de la palabra griega glykys que significa “dulce”.
La cantidad de
glicerina que se forma en la reacción depende de la cantidad de AGL que tiene
el aceite que se usa en el proceso. Esta varía entre un 10% y 30% de la
cantidad de dicho aceite utilizado.
Separar la glicerina del biodiesel
Dado que el biodiesel
tiene una menor densidad que la glicerina, siempre va a quedar encima de esta.
El separado de la glicerina se puede hacer fácilmente drenando esta por la
parte inferior tanque después de dejar el tiempo suficiente para que se
sedimente, normalmente 8 horas. En un proceso continuo la glicerina sería
separada por centrifugación, basado en la diferencia de densidades.
Purificación de la glicerina
La glicerina en estado
puro es incolora, inodora y sabe dulce. Evite probar el gusto de la glicerina
proveniente del biodiesel debido a que nunca es pura, especialmente cuando la
glicerina viene del aceite de Jatropha[1],
con relativamente alto contenido en AGL. En resumen, puede contener metanol o
etanol, lejía (hidróxido de potasio o
hidróxido de sodio), agua, residuos de jabón, biodiesel, AGL y triglicéridos,
digliceridos o monogliceridos sin reaccionar. La mayoría de estos residuos
están disueltos en el metanol y pueden ser separados de la glicerina por
filtración, una vez que el metanol está
destilado. Algunos tienen que ser neutralizados con ácidos y separados
por gravedad.
Para conseguir una
glicerina 100% pura, ésta debe ser destilada. No obstante, es un proceso muy
costoso ya que el punto de ebullición de la glicerina es 290°C. Este coste
normalmente no es rentable a menos que se haga a escala industrial.
Aplicaciones prácticas
de la glicerina del biodiesel
Las aplicaciones de la
glicerina pura se centran en la industria química y farmacéutica. La glicerina
cruda es mejor aplicarla para usos más prácticos, descritos a continuación.
Jabón
El jabón puede
producirse por la saponificación de las grasas o con los ácidos grasos y un
álcali. El producto final se debe usar con agua para conseguir su efecto
limpiador. La glicerina contiene AGL que pueden convertirse en jabón. La
presencia de la glicerina hace que el jabón sea más suave e hidrate le piel.
Durante el proceso de saponificación, se debe usar el mismo álcali que se usó
en el proceso de transesterificación. El hidróxido de sodio (NaOH) dará al
jabón una consistencia sólida, mientras que el hidróxido de potasio (KOH) lo
hace líquido. Antes de usar el jabón de la glicerina, el alcohol (metanol o
etanol) debe destilarse completamente, sobretodo en el caso del metanol, ya que
es altamente tóxico y es un combustible con un punto de inflamabilidad muy
bajo, lo que lo hace muy susceptible de ser inhalado por accidente. Entonces,
dependiendo de la cantidad de AGL, se determinará la cantidad de álcali a usar
(normalmente entre 40 y 80 gramos por litro de glicerina). La cantidad de agua
a añadir es normalmente de un 40% de la cantidad de glicerina. Más agua hará el
jabón más líquido. Más cantidad de álcali hará que sea un jabón más corrosivo.
Primeramente se disolverá el álcali en el agua. Hay que tener cuidado porque el
hidróxido de sodio (NaOH) y el hidróxido de potasio (KOH) son substancias
corrosivas. Después se añade la disolución a la glicerina y se mezcla durante
20 minutos. Se deja reposar durante 3 semanas agitándolo diariamente. En el
caso de estar usando glicerina purificada, se pueden añadir colorantes y
aromas. Se pueden usar cantidades industriales del jabón de glicerina cruda en
sectores como el lavado de coches o trabajos mecánicos.
Estiércol orgánico
La glicerina está
reivindicada como un excelente fertilizante. Pero ¿es eso verdad? La
composición química de la glicerina depende indirectamente de la calidad del
aceite y de la cantidad de químicos añadidos en el proceso de
transesterificación. Los residuos de alcohol, si son de metanol, deben ser
destilados antes de usar la glicerina como fertilizante orgánico para prevenir
problemas en la salud humana. Sin embargo, el metanol es biodegradable, y se
supone que se evapora rápidamente en el suelo y el agua. Dicho producto muestra
gran movilidad en el suelo y se degrada del ambiente por la reacción que tiene
con los radicales hidroxilos foto químicamente, y que tienen una vida media de
17.8 días. Puede ser peligroso para la vida acuática en altas concentraciones. También
son biodegradables los AGL y la glicerina pura. El potasio (K) es uno de los
principales elementos para el crecimiento de las plantas, y el sodio (Na) se
necesita para el control de la humedad en las células, en una menor cantidad.
Dado que la composición de los nutrientes debe estar en equilibrio con las necesidades
de la planta, la glicerina del biodiesel sólo puede servir como fertilizante
adicional. Además, productos más valiosos económicamente se pueden producir de
la glicerina, lo que hace que no sea tan interesante su uso como fertilizante.
Biogás
La glicerina también
puede ser usada como componente
adicional en la producción de biogás. El biogás es producido por digestión
anaeróbica. Junto con el estiércol fresco de ganado, está demostrado que la
glicerina es un ingrediente digerible en composiciones tales como 5% de
glicerina, 35% de estiércol de ganado y 60% de agua. Es necesaria más
investigación para optimizar este proceso de digestión. Cuidado con añadir
pasto dado que se digiere muy lentamente y puede taponar el reactor.
Combustible
La manera más fácil de
librarse de la bio-glicerina es
quemándola. Sin embargo, no hay dispositivos eficientes para la quema
directa de la glicerina cruda. La alta viscosidad hace que sea una sustancia
difícil de utilizar en sprays y mechas.
Mezclado con serrín (16MJ/Kg) se pueden formar briquetas, pero se necesitan
hornos especiales, dado que una temperatura de combustión baja provoca la emisión de gases tóxicos como la acroleína.
A mayor escala, los
generadores Calor y Potencia Combinada (CHP en inglés) se pueden considerar
para la generación de electricidad. De todas maneras, un vehículo adaptado para
aceite vegetal puro (PPO en inglés) podría ser capaz de funcionar con glicerina
pura en combinación con PPO o (bio) diesel. Se debe tener cuidado porque la glicerina
sin refinar contiene cenizas y no puede ser utilizada en motores. En grandes
motores diesel, como los marinos, o en generadores de vapor, sí que podría usarse la glicerina para
producir electricidad y vapor.
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